Чому плавають кораблі? Пояснює закон Архімеда

Існує легенда про те, як Архімед відкрив свій закон. Він служив у сиракузського царя Герона II в якості радника з загальних питань. Тому виготовили корону з золота, взятого з казни. Відрізнявся великою підозрілістю цар дав завдання Архімеда дізнатися, чи не вкрав майстер частину золота і не додав Чи замість нього в сплав менш благородні метали. Для вирішення завдання дозволено зважувати корону, вимірювати її, але ні в якому разі не псувати красу.

Пошук і вирішення проблеми

Завдання, поставлене Героном II, здавалася нерозв'язною. Архімед витратив багато часу, щоб виміряти окремі елементи корони, але постійно збивався з рахунку. Змучений вимірами і розрахунками він відправився в баню, а в ті часи в Сіракузах відбудували якраз таку, в якій були ванни, щоб приймати водні процедури. В одну з таких ванн занурив своє тлінне тіло і Архімед. Його здивувало те обставина, що при зануренні частина води стала витікати поверх країв. Він знову долив воду до верхнього рівня і повільно, намагаючись не розплескати її, почав нове занурення. Вода приймала його, але частина витіснялася і проливалася за межі. З гучним криком: «Еврика!» - Архімед вискочив назовні. Він біг по вулиці, забувши накинути на себе що-небудь з одягу. Народ звик до дивацтв великого винахідника, тому всіх бентежив тільки крик, а не вид Архімеда. Використовуючи мірну ємність, дослідник легко обчислив об'єм корони, а знаючи щільність золота і вага, визначив кількість металу, прихованого ювеліром. Швидкий суд вирішив справу на користь Архімеда, золотих справ майстри стратили для науки іншим.

Досліди з плаваючими моделями кораблів

Відкриття витісняється обсягу ще не призвело до появи теорії плавання тіл. Закон Архімеда був чітко сформульований тільки після низки дослідів, в результаті яких було встановлено правило для всіх предметів, занурених у воду. Наприклад, камені не піднімалися на поверхню, а сухі деревинки плавали. Були побудовані невеликі моделі суден, які містилися в ванну. На палуби моделей вантажили різні предмети. Спостереження велися постійно. В результаті було встановлено, що при завантаженні маленького кораблика можна домогтися того, щоб він залишався на плаву. Закон Архімеда пояснював і перевантаження корабля. Він витісняє більше рідини, яка і утримує його.

Закон Архімеда. Досліди з реальними кораблями

Допитливий винахідник від моделей перейшов до реальних судам, які будувалися на невеликий верфі в Сіракузах. У ті часи вже з'явилися невеликі вітрильні судна, в них для підвищення стійкості закладали баласт. Іноді його поміщали стільки, що корабель починав тонути. Методом проб і помилок будівельники кораблів для кожного нового судна підбирали оптимальні параметри. Тут допомога талановитого винахідника виявилася досить актуальною, суднобудівникам був викладений закон Архімеда, плавання тіл тепер перетворилося з практики в науку. Є відомості, що Архімедом був запропонований ряд цікавих конструкцій для бойових кораблів, щоб топити ворога при фронтальних і бічних ударах. Особлива увага приділялася торговим галер. Ці судна здійснювали тривалі плавання по Середземному морю. Їм доводилося перевозити великі обсяги товарів, тому правильне розміщення вантажу сприяло кращому використанню простору. Тут допомогли розрахунки і викладки винахідника, в яких використаний закон Архімеда. Гідравліка динамічного руху навантаженого судна тепер грунтувалася на точних розрахунках.

Інші додатки Закону Архімеда

Повітроплавання, що виникло на рубежі XVIII-XIX століть, виявляється, підпорядковується умовиводів людини, що жила з 287 по 212 рік до н. е. Закон Архімеда для монгольф'єрів, повітряних куль і аеростатів є основним, що пояснює можливість людини піднятися в повітря за рахунок знань. Розраховуючи підйомну силу для повітряних суден, аеронавти (так називають любителів політати на таких пристроях) визначають обсяг своїх літальних апаратів. В даний час свято аеронавтики періодично проводяться в різних містах Росії і за її межами. Політ монгольф'єрів викликає захоплення у глядачів, ще більшу гаму відчуттів отримують самі учасники польоту.